当考虑到地势类型和变化的环境时，轮椅设计提供了非常有限的 机动性，轮椅在所述环境中难以轻松行驶。
对于传统的设计，可作许多变化和适应性修改，其中包括三轮的 和四轮的辅助机动性装置。不利的是，当应用于多种环境和变化的地 势时，这些设计中的许多仍然具有明显的限制，并受如下一个或多个 的联合限制：在不平地面上翻倒的高风险；不易驾驶越过小的或中等 大小的障碍物例如车辙，石头或人行道上的遗失物；高发生率的包括 手和手腕的疲劳或紧张；由于驾驶者的一只手或胳膊的使用限制而无 法操作；助力车辆由于固有的设计缺陷而难于上下；笨拙的和低效的 转向和驱动功能。满足许多这样的功能性限制的助力车辆是期望的。

根据一方面，根据本发明的人力车辆具有结构框架；两个前轮， 该两个前轮安装在框架前部的固定轴上以便旋转；固定于框架上的座 位，该座位定位在前轮之间并且适于绕座位枢转轴线枢转；和可转向 后轮，该可转向后轮在座位后安装在框架上，并限定后轮中心立轴轴 线，后轮以可操作方式与座位连接，使得座位绕座位的枢转轴线枢转， 从而导致后轮绕中心立轴轴线枢转，以便驾驶车辆。
根据另一方面，根据本发明的人力车辆包括结构框架；两个前轮， 该两个前轮安装在框架前部以便旋转；固定于框架上的座位，该座位 定位在前轮之间并且适于绕座位枢转轴线枢转；可转向后轮，该可转 向后轮在座位后安装在框架上，并限定后轮中心立轴轴线，后轮通过 挠性链条组件可操作的与座位连接，以致座位绕座位枢转轴线的枢转 导致后轮绕中心立轴轴线枢转，以便驾驶车辆；和中间偏置致动器 (neutral bias actuator)，该中间偏置致动器将座位和结构框架相连接， 并使座位偏移到中间枢转位置，其中座位枢转轴线朝着车辆前部倾 斜，以便限定约25到75度之间的倾斜角，两个前轮中的至少一个前 轮与手动曲柄可操作连接，以便推进车辆。
根据另一方面，根据本发明的人力车辆包括结构框架；两个前轮， 该两个前轮安装在框架前部以便旋转；固定于框架上的座位，该座位 定位在前轮之间并且适于绕座位枢转轴线枢转；可转向后轮，该可转 向后轮在座位后安装到框架上，并限定后轮中心立轴轴线，后轮通过 挠性链条组件可操作的与座位连接，以致座位绕座位枢转轴线的枢转 导致后轮绕中心立轴轴线枢转，以便驾驶车辆；和中间偏置致动器， 该中间偏置致动器将座位和结构框架相连接，并使座位偏移到中间枢 转位置，其中座位枢转轴线基本上垂直，两个前轮中的至少一个前轮 与手动曲柄相连接，以便推进车辆。
在一个实施例中，座位枢转轴线基本垂直。在另一个实施例中， 座位枢转轴线朝着车辆前部倾斜，以便限定约为25度到75度之间的 倾斜角，更优选的在约35到50度之间，最优选的约是45度。该座 位绕至少两个枢转点以该倾斜角枢转。
在一个实施例中，车辆的两个前轮中的至少一个前轮与手动曲柄 可操作的连接，以便推进车辆。该车辆可包括两个独立的手动曲柄， 每个曲柄与对应的其中一个前轮可操作的连接。在另一个实施例中， 车辆的手动曲柄适于绕设置在前轮上的基本水平的轴线旋转。该手动 曲柄包括曲柄链轮，并且前轮包括前轮链轮，曲柄链轮借助用于直接 的啮合装置与前轮链轮接合。前轮链轮可通过飞轮链轮与前轮接合。
在另一个实施例中，每个独立的手动曲柄适于驱动等径伞齿轮， 并且两个前轮中的每个前轮适于由伞齿轮驱动。曲柄等径伞齿轮通过 驱动轴与轮毂伞齿轮结合，以便有效啮合。该毂伞齿轮连在前轮毂上， 以便有效旋转前轮。
在一个实施例中，座位通过挠性链条与后轮可操作的连接。该挠 性链条可绕固定于座位上的驱动链轮和固定于轮上的从动链轮串联， 该链条在驱动链轮和从动链轮之间交叉。座位与后轮可操作的连接， 以便限定在约是3∶1和6∶1之间的转向传动比，优选的约是4.5∶1。
在另一个实施例中，座位通过挠性缆索与后轮可操作的连接。该 缆索可绕固定于座位上的驱动皮带轮和固定于轮上的从动皮带轮串 联，该缆索在主动皮带轮和从动皮带轮之间交叉。
在另一个实施例中，座位组件通过一个或多个等径伞齿轮，伞齿 轮和驱动轴可操作的与后轮组件连接。座位组件绕垂直轴线旋转，并 且适于使伞齿轮旋转。后轮组件适于通过等径伞齿轮旋转。座位组件 伞齿轮通过驱动轴与后轮组件等径伞齿轮连接，以便有效啮合。
在另一个实施例中，座位组件通过驱动链轮，链条，从动链轮， 驱动轴和两个伞齿轮可操作的与后轮组件连接。座位组件绕水平轴线 旋转，并且适于使驱动链轮，链条，和从动链轮旋转。后轮组件适于 通过伞齿轮旋转。座位组件从动链轮通过驱动轴与后轮组件伞齿轮结 合，以便有效啮合。
在另一个实施例中，座位组件通过一个或多个双臂曲柄，液压缸 和液压管路与后轮组件可操作的连接。座位组件绕垂直轴线旋转，并 且适于使前双臂曲柄旋转。后轮组件适于通过后双臂曲柄旋转。座位 组件双臂曲柄通过液压缸和液压管路与后轮组件双臂曲柄结合，以便 有效啮合。
在另一个实施例中，座位组件通过小齿轮和齿条与后轮组件可操 作的连接。座位组件绕垂直轴线旋转，并且适于使前小齿轮旋转。该 后轮组件适于通过后小齿轮旋转。座位组件小齿轮通过齿条与后轮组 件小齿轮连接，以便有效啮合。
该车辆还包括独立的手动前后制动器。根据本发明又一个实施 例，该车辆包括连接座位和结构框架并且使座位偏向中间枢转位置的 致动器。在一个实施例中，致动器例如是可调的增压缸或增压簧。在 另一个实施例中，通过横跨过轮的前叉部件安装每个前轮，以便前轮 绕固定于框架上的对应轴旋转。在另一个实施例中，安装每个前轮， 以便绕固定于框架的对应悬臂轴旋转。在一个实施例中，为增加稳定 性，前轮相互倾斜，从而相对于垂直方向限定正外倾角。根据一个实 施例，在静止状态下，座位定位成使得后轮承载操作员和车辆的总重 的约20％到40％之间。
根据本发明的一个实施例，该车辆包括位于座位下的转向组件对 准装置，该对准装置包括固定于转向驱动链轮上的轴环。该轴环安装 在垂直座位支柱轴上，并且通过一个或多个螺钉固定。调松位于轴环 内的螺钉，可相对于座位支柱轴调节驱动链轮，因此相对于后轮的位 置调节座位位置的对准情况。
根据本发明的另一个实施例，车辆可包括减震器，该减震器将后 轮叉和结构框架连接，并且通过阻止后轮叉组件过度转动，从而改进 了转向和操纵性能。在另一个实施例中，减震器是安装于垂直转向管 和垂直框架上的双向扭簧，并且对任何旋转力提供阻尼效果。
根据本发明的另一个实施例，该车辆包括与每个手动曲柄连接的 双位手柄。该手柄或安置在水平位置，以便圆周摇动，或安装在垂直 位置，以便前后往复杠杆摇动。
根据本发明的另一个实施例，该车辆包括一个或多个锁定制动 器，以及一个或多个可收缩的脚踏板。该锁定制动器与安装在框架上 的可收缩销和固定于每个前轮的制动盘有效的接合。可收缩的脚踏板 安装在车辆框架的前部位置。
这里描述的助力装置可提供一种安全，有效和改进的方法，以便 增强在大范围环境和条件下的机动性。另外，该车辆具有使身体康复 的很多功能，以及对于常人提供娱乐的交叉训练的可能。该车辆对于 增强下肢残疾和上身强壮适中的使用者的机动性非常实用。车辆的转 向和推进模式可以适应并且构造为辅助这些使用者的特殊身体能力。 除了增强使用者的机动性以外，该车辆可提供治疗和使身体康复的好 处。
本发明的一个实施例不仅特别适合提供室内机动性，而且还可提 供在粗糙的或不平坦的室外地形下的机动性。一个实施例采用轴驱动 推进和紧凑的框架设计。
本发明的一个或多个实施例的详细内容在以下附图和描述中阐 述。结合描述和附图以及权利要求书，本发明的其它特征，目的，和 优点将非常明显。
附图简要说明
图1是根据本发明的一个实施例车辆的透视图。
图2A和2B描述图1中的车辆分别在中立和转向位置的俯视图。
图2C是图1中的车辆的侧视详图，示出转向组件对准装置。
图2D是图1中的车辆的底视详图。
图3是图1中的车辆的侧视图。
图4是图1中的车辆的前视图。
图5是图1中的车辆的后轮转向组件的详图。
图6是根据本发明的另一个实施例车辆的透视图。
图7A到7B是图6中的车辆分别在中立和转向位置的俯视图。
图8是图6中车辆的侧视图。
图9是图6中的车辆的前视图。
图10是图6中的车辆的替代实施例的前视图，其中该图中的前 主动轮外倾，以增强车辆的稳定性。
图11A和11B是倒挡齿轮传动分别在啮合和非啮合位置的侧视 图。
图12A和12B显示图11A和11B中倒档齿轮的详细视图。
图13显示图11和12中倒档齿轮传动的部件的详细视图。
图14显示根据本发明的另一个实施例车辆的透视图。
图15显示图14中的车辆的侧视图。
图16显示图14中的车辆的前视图。
图17显示图14中的车辆的轴驱动动力装置的透视图。
图18显示图14中的车辆的轴驱动动力装置的前视图(右侧)。
图19A显示根据本发明的另一个实施例车辆的侧视图。
图19B到图19D显示图19A中车辆的不同的详细视图。
图20显示图19中的车辆在转向位置的俯视图。
图21A和21B显示图19中的车辆分别在中立和转向位置的前视 图。
图22是根据本发明的另一个实施例的车辆的侧视图。
图23A是根据本发明的另一个实施例的车辆的侧视图。
图23B和23C是图23A中的车辆的不同详细视图。
图24是图23A到图23C的车辆的前视图。
图25A和25B是图1中的车辆的替代实施例的俯视图，其中通 过液压组件分别在转向和中立位置驱动该车辆转向。
图26A和26B是图1中的车辆的替代实施例的俯视图，其中通 过齿条和小齿轮组件分别在转向和空挡位置驱动转向。
图27是显示图14中车辆的曲柄臂组件的替代实施例和制动器组 件的替代实施例的左侧前视图。
图28A和28B是图27中的曲柄臂组件的详细侧视图。
图29A是曲柄臂组件和锁定制动器(右侧)组件的后视图。图29B 是图29A的锁定制动器组件的详细视图。
图30是图1，6，14，19A，22和23A的车辆的脚踏板组件的替 代实施例的详细视图。

通过对图示实施例详细论述，可以理解在附图中，不同附图中相 同的参考标号通常表示相同的元件。
参考图1，2A和2B，车辆100具有结构框架105，两个前主动 轮组件110a，110b(以下统称110)，座位115，和可转向的后轮组 件120。在一个实施例中，结构框架105是管状结构，并且由具有延 伸部分125以便支撑后轮组件120的水平等边三角形组成。两个前主 动轮组件110可包括前叉130a，130b，该前叉在座位115前固定于结 构框架105的前部。
座位115在两个前驱动轮组件110之间和后部可旋转的安装到结 构框架105上。该座位115与后轮组件120可操作的连接，以至于座 位115的旋转导致后轮组件120的旋转，从而实现车辆100的转向。 有利的是，该座位115包括座椅撑底117和座椅靠背119，座椅撑底 117向后倾斜，以便保持使用者在座位115中座着舒服。在一些实施 例中，座椅撑底117的垂直高度可调，并且座椅靠背119的倾斜角也 可调。该座位可由玻璃纤维，金属或其它基本刚性的材料制成。可选 择的，该座位115是具有铝扶手(未显示)的简单平台，其中平台上 具有用来改善座椅撑底117和座椅靠背119舒适性的网状织物。该座 位115可包括泡沫或其它弹性材料层，以便增加使用者的舒适度并减 少疲劳。在一些实施例中，车辆包括脚踏板128。该脚踏板128在前 主动轮组件110之间连接到结构框架105的前部较低位置上。沿脚踏 板128可包括适当构造的脚踏板托(未显示)以用于容纳和搁置使用 者脚部。
后轮组件120可包括后叉132，用于支撑后轮胎134的后轮毂和 后轮缘的结合装置133。在一个实施例中，后轮胎具有提高使用者舒 适度和车辆100稳定性的高轮廓。前主动轮组件110包括前主动轮毂 140a，140b，辐条141，或连接轮毂和轮缘的其它装置，用于支撑前 轮轮胎150a，150b的轮缘145a，145b。在一个实施例中，前主动轮 毂140是如图1所示的传统的自行车类型的轮毂。在另一个实施例中， 前主动轮毂140是由单一轮椅类型的支架399(图14)支撑的悬臂类 型的轴和轮毂的联合装置。在一个实施例中，前叉130是24英寸的 自行车前叉，并且可包括角撑板(未显示)，以便增加附加强度。
有利地，车辆100构造成可使使用者独立的或在最少帮助下，上 下座位115。在一个实施例中，使用者在前主动轮组件110之间从车 辆100的前部上下座位115。可根据特定使用者的能力和残疾的综合 情况改变上下车的方式。根据使用者的体形大小和对机动性装置的意 向应用(例如室内或室外)可修改车辆100的总尺寸和结构。在一个 实施例中，座位115位于前主动轮组件110的后部的结构框架105上， 以至于在静止状态，后轮轮胎134可承载使用者和车辆100的全部合 重的约20％到40％之间。为增强车辆100的稳定性，特别是在不平坦 的地形上，该结构框架105的构造和后轮134的直径确保重心较低。 在一些实施例中，前主动轮组件110在结构框架105上相互前倾，以 便相对于垂直方向限定正外倾角(参见图10)，从而提高整个车辆的 稳定性。
根据车辆100的应用范围，结构框架105的材料范围包括例如， 铝，钢，或合金钢。在一个实施例中，结构框架105主要由气体保护 金属极电弧焊接的(MIG焊接)1 1/4英寸的4130型铬钼合金管构造， 该4130型铬钼合金管提供高强度重量比。
共同参考图2A，2B，3和4，在一个实施例中，车辆的转向通过 座位115绕基本垂直的轴线160旋转实现(图4)。座位115安装于 平台165上，该平台固定于转向支撑轴170的顶端。座位转向支撑轴 170可旋转的固定于具有轴承组件的结构框架上，以便允许座位115 自由旋转。驱动链轮，皮带轮或链条环175固定于座位支撑轴170的 下端。后叉132包括从动后链轮或皮带轮180，它连接叉转向管198， 并且通过顶部装置(headset)或其它轴承组件可旋转固定于结构框架 105上。在结构框架105上的支撑表面下，该从动后链轮或皮带轮180 连在叉转向管198上。
在一个实施例中，链条185绕转向驱动链轮175和后从动链轮180 串联，以便将座位115和后轮组件120可操作的连接。该链条185可 以是例如挠性链条，滚子链，缆索或尼龙带。有利地是，该链条185 绕驱动链轮175和后从动链轮180设置，交叉成图1，2A和2B所示 的“数字8”构形。该链条185包括紧线器190a，190b，以便能够调节 链条185的张力，并且防止链条185从驱动链轮175和后从动链轮180 中脱轨。在一些实施例中，可调节驱动链轮175的相对位置，以便适 当的在驱动链轮175和后从动链轮180之间形成链条线。
参考图2C，该车辆100的一个实施例包括位于座位115下的转 向对准组件191，其中该对准组件包括固定于转向驱动链轮175的轴 环192。该轴环192设置在座位转向支撑轴170上，并且通过定位螺 丝194固定就位。
旋松位于轴环192内的定位螺194，可相对于座位转向支柱轴 170调节驱动链轮175，因此相对后轮组件120的位置调节座位位置 的对准情况。
在一个实施例中，参考图2C和2D，由座位115，座位平台165， 座位转向支撑轴170，致动器195，驱动链轮175，转向轴环192和转 向轴环定位螺丝194构成的座位转向组件114包括设置在第一端的平 台165和第二端的结构框架105之间的至少一个致动器195。当座位 115转动，以便使车辆100转动时，该致动器195偏向返回座位115， 因此后轮组件120朝着中心直向前的位置。该致动器195可以是一种 预拉伸可调弹簧，一种可调液压缸，或类似的偏压装置。在一个实施 例中，调节该致动器195以适应例如使用者重量和车辆100的用途。
在操作中，当乘车人使座位115在一个方向旋转时，交叉的链条 185使后轮组件120向相反的方向旋转，然而该车辆在对应座位115 的旋转方向转向。如图2B所示，朝右转动座位115，导致后轮组件120 向左旋转。这导致车辆100在对应于座位115的旋转方向向右转。
在一个实施例中，参考图5，该车辆可包括连接后轮叉132和结 构框架105的减震器197，该减震器由于防止了后轮组件120过度转 动，从而改进了转向和操纵。在一个实施例中，该减震器197是一种 固定于叉转向管198和结构框架105上的双向扭簧，并且提供对于任 何转向力的阻尼作用。
参考图6，在第二个实施例中，，车辆100的转向通过座位115 绕座位枢转轴线200旋转实现，该枢转轴线朝着车辆100的前部倾斜， 以限定倾斜角D。该倾斜角D优选的在是约25到75度之间，更优选 的在约35到50度之间，最优选的在45度左右。在一个实施例中， 座位115被悬挂于、并且绕沿着座位枢转轴线200定位的上枢轴连接 点205和下枢轴连接点210旋转。
上连接点205安装在座椅靠背119的高处，下连接点安装在座椅 撑底117的前部。由于座位115的旋转角与后轮组件120的旋转角并 不基本平行，如图1到2C所示，可利用改变的转向联动装置。链条215 绕后轮组件120的后链轮180串联。在紧线器190a，190b上与链条215 的每一端连接的两个转向缆索220a，220b在缆索连接点225a，225b处使 后轮组件120的后链轮180与座位115可操作的连接。在一个实施例 中，转向缆索220是具有凹型端的航空缆索，以便连接紧线器190和 座位115。
有利地是，该链条215以如图6，7A和7B所示的”数字8”构 形绕后链轮180交叉。该紧线器190提供链条215绕后链轮180的 张力的可调性。再参考图6，转向缆索220从基本水平方向改变到基 本垂直方向，以便穿过导向件230a，230b在连接点225a，225b处连接 座位115。导向件230固定到框架105上。
共同参考图6，7A-7B，8和9，在操作中，当乘车者倾斜以便在 一个方向使座位115转向时，该链条215使后轮组件120在相反方向 旋转，然而该车辆在对应座位115的旋转方向转向。如图7B所示， 使座椅靠背119朝左旋转，会导致后轮组件120朝右旋转。这最终导 致车辆100向左转。乘坐者上身向左倾斜开始左转，这导致座位撑底 117向右旋转。该转向构造使乘车者倾斜转向，以改进车辆100的总 体可操作性和稳定性。根据一个实施例，选择后链轮180的直径与连 接点S之间的距离的比率，使得座位115在箭头235方向向左或右旋 转约10度，以便实现车辆100全范围的转向。
参考图1和10，在一个实施例中，该车辆100包括两个独立的 手动曲柄组件250a，250b，每个该曲柄组件与对应的前驱动轮组件110 可操作地连接，以便推进车辆100。该手动曲柄组件250包括曲柄链 轮255a，255b，曲柄臂260a，260b，和可旋转的安装在曲柄臂260a，260b 的摇柄265a，265b。在一个实施例中，曲柄链轮255a，255b是传统的自 行车链环，曲柄臂260a，260b是自行车踏板曲柄，摇柄265a，265b是改 进的脚踏板转向关节栓，该脚踏转向关节栓外环绕填塞套筒，以提供 舒适性和握紧。曲柄链轮255a，255b通过前驱动链条275a，275b与前轮 链轮270a，270b连接。该链条275a，275b是滚子链，锯齿状的尼龙带， 或类似的挠性连接装置。在一个实施例中，曲柄链轮255均是28个 齿的链环，前轮链轮270均是32齿的链环。前轮链轮270连接到前 轮驱动轮毂140。
在操作中，在第一方向旋转摇柄265，使前驱动轮组件110和车 辆100在向前方向转动。有利地是，前轮链轮270可是飞轮链轮，该 飞轮链轮允许乘车者驾驶车辆向前运动，并且在不踩脚踏板时可滑 行。而且，通过采用飞轮链轮，该摇柄265可在第二方向旋转，以便 以最大杠杆作用定位摇柄265，例如，在固定位置驱动该车辆100时。 前驱动链275的张力通过改变手动曲柄组件250的高度来保持并且调 节，其中该曲柄组件连接外部调节器管284的上端，而外调节器管设 置在前叉转向管280a，280b上。外部调节器管284的位置通过例如(未 显示)两个夹紧螺栓固定在前叉转向管280上。曲柄臂260的不同长 度，曲柄265的结构变化，和曲柄链轮255与前轮链轮270的比率都 由本发明所考虑以满足适当应用范围。
在一个实施例中，车辆100可包括如图11A，11B，12A，12B 和13中描述的倒档齿轮驱动组件300。在前驱动轮组件110上，该倒 档驱动组件300连在一个或两个可调曲柄组件250上。反向辊305的 圆周表面刻痕或隆起，以便与前轮轮胎150直接的有效接合。反方向 用箭头307表示，反向旋转方向用箭头309表示。反向嵌齿310定位 成链条275与上下导轮317，319啮合。该倒档齿轮驱动组件300包 括与飞轮反向嵌齿310连接的反向辊305(图13)，其中该反向嵌齿 可旋转的连接托架315。托架315可旋转的连在枢轴320上。锁紧手 柄325经由第一杠杆335和第二杠杆340可旋转的连接托架315。在 一个实施例中，倒档齿轮驱动组件300的锁紧手柄325是Destaco类 型的夹具，该夹具同时将反向辊305和反向嵌齿310锁定就位，以便 反向辊305与前轮轮胎150接合，并且反向嵌齿310与前驱动链条275 啮合直到手动松开。也可考虑其它适当的夹具装置。
在操作中，在箭头327方向的锁紧手柄325的运动(图11B和13) 使第一和第二杠杆335，340移动，因此绕枢轴320旋转托架315，并 且使反向辊305与前轮轮胎150相接合，并使反向嵌齿310与链条275b 相接合。当反向齿轮驱动组件300处于啮合状态时，在箭头方向345 的曲柄臂260的旋转使反向嵌齿310和反向辊305旋转，以便在向后 推动车辆100所必须的方向上使前驱动轮110旋转。当倒档齿轮驱动 组件300啮合时，飞轮反向嵌齿310允许车辆100向前运动。也可考 虑其它类型的反向驱动机构。
再参考图1，并且在一个实施例中，车辆100包括单独的制动控 制器。第一前制动杠杆350控制连接前叉130的一个或两个前制动器 355，以便制动前驱动轮组件110，第二制动杠杆360可控制前制动器 355或与后轮组件120连接的后制动器365。在一个实施例中，前制 动器355是安置在前叉130的线性侧拉或中心拉制动器，以便当由前 制动杠杆350，360激发时，开始与每个前轮缘145接触。在另一个 实施例中，前制动器是轮毂制动器。在另一个实施例中，后制动器365 是安装在后轮组件120的轮毂上的机械盘式制动器。该车辆100包括 停车制动器，该停车制动器可以是在前制动杠杆350，360中的可锁 定的定位销(未显示)，用于锁定一个或多个轮。在该实施例中，在 移动或上下车期间，该停车制动器可使该车辆100保持在静止位置。
将第一和第二制动杠杆350，360与前制动器和后制动器355，365 连接的该驱动机构包括，例如含或不含衬套的不锈钢缆索，或液压管 路。也可考虑其它制动系统，它们适于适应乘坐者的能力和车辆用途， 包括应用到自行车和摩托车的广泛的手动制动机构设计与驱动机构的 结合。
参考图14到18，在一个实施例中，车辆100包括两个独立的手 动曲柄组件250a和250b，每个曲柄组件与对应的前驱动轮组件110 可操作连接，以便在前后方向推动车辆100。
特别参考图18，在一个实施例中，手摇曲柄265可旋转的连接 在曲柄臂260上，该曲柄臂安装在曲柄臂外壳385上。滚柱离合器386 被压入到曲柄臂外壳385内。曲柄臂外壳385连接在曲柄驱动轴387 上，用于旋转。曲柄驱动轴387连接在曲柄驱动轴外壳388上，用于 旋转。曲柄驱动轴387由两个轴承支撑，该两个轴承是与曲柄驱动轴 外壳388连接的一个内侧轴承420和一个外侧轴承389。
曲柄驱动轴外壳388连接主驱动轴外壳390的上端。在一个实施 例中，等径伞齿轮391固定于曲柄驱动轴387上。该等径伞齿轮391 与第二等径伞齿轮392啮合，该第二等径伞齿轮392与主驱动轴393 的上端连接。该主驱动轴393设置在主驱动轴外壳390内。通过与主 驱动轴外壳390连接的上轴承394和下轴承395，主驱动轴393固定 就位，以便旋转。该主驱动轴外壳390通过一个或多个安装托架400 连接结构框架105。
伞齿轮396与主驱动轴393的下端相连接。该伞齿轮396以与毂 伞齿轮397啮合的方式设置。其中该毂伞齿轮与前驱动轮组件110的 轮毂398连接。该轮毂398连在与车辆105的结构框架连接的悬臂轴 399上。
在一个实施例中，在曲柄臂外壳385上安装有手动可缩回的弹簧 锁销401。该手动可缩回的弹簧锁销401可定位在或者啮合或者脱离 的位置。当设置在啮合位置时，该手动可缩回的弹簧锁销401滑进定 位孔402内，该定位孔位于曲柄驱动轴387上。该曲柄驱动轴387可 具有一个或多个定位孔402。当设置在脱离位置时，该手动可缩回的 弹簧锁销401完全缩进曲柄臂外壳385主体内，并且不再与曲柄驱动 轴387中的定位孔402啮合。进一步参考图18，箭头403显示该手动 可缩回的弹簧锁销401脱离接合的方向。该箭头404显示该手动可缩 回的弹簧锁销401的啮合方向。通过乘车者将手动可缩回的弹簧锁销 401旋转90度到锁定位置，该手动可缩回的弹簧锁销401可固定于脱 离位置。
在该操作中，乘车者使手动曲柄组件250向前旋转，以便向前推 进车辆。这可以是环形运动或前后运动，两种运动均导致车辆100向 前运动。当该手动可缩回的弹簧锁销401位于脱离位置时，这可实现。 该位置在自行车术语中被称为“惯性滑行”。在该位置，在下山的情 况下，前驱动轮组件110旋转，而手动曲柄组件250保持静止状态。
当手动可缩回的弹簧锁销401在啮合位置时，曲柄驱动组件250 成为固定驱动。在这种情况下，当乘坐者使手动曲柄组件250向前旋 转时，前轮110向前旋转。当乘坐者反方向旋转手动曲柄组件250时， 前驱动轮110反向旋转。当乘坐者使手动曲柄250保持静止状态时， 前轮110也保持静止。
在操作中，手动曲柄臂260使曲柄驱动轴387转向，曲柄驱动轴 387使曲柄轴等径伞齿轮391旋转，曲柄轴等径伞齿轮391使上驱动 轴等径伞齿轮392旋转，上驱动轴等径伞齿轮392使主驱动轴393旋 转，主驱动轴393使下伞齿轮396旋转，下伞齿轮396使毂伞齿轮397 旋转。这样实现了前驱动轮组件110在前后方向的旋转。
特别是，当手动可缩回的弹簧锁销401在脱离位置时，手动曲柄 臂260的向前移动导致滚柱离合器386与曲柄驱动轴387啮合。当手 动曲柄臂260反向旋转或保持静止时，同时车辆100向前运动时，滚 柱离合器386使手动曲柄臂260从曲柄驱动轴387脱离。
当手动可缩回的弹簧锁销401在啮合位置时，手动曲柄臂260与 曲柄驱动轴387有效啮合。在这种情况下，手动曲柄组件250或前或 后旋转将导致前轮组件110的对应前后旋转。
在另一个实施例中，在主驱动轴393下端的伞齿轮396与改进的 倒刹车毂(未显示)啮合，例如具有倒刹车的内齿轮毂Sram，它是自 行车工业的标准部件。
在操作中，改进的Sram毂允许乘车者踩踏板向前运动，飞轮向 前运动，并且踩踏板反方向运动。在该实施例的情况下，不设置滚柱 离合器386和弹簧加载锁销401。
在另一个实施例中，发明者期望一种适应性特征，该特征允许乘 坐者利用杠杆驱动运动替代环形手动曲柄运动来推进车辆。通过去除 一个或多个手摇曲柄265并用特定安装杠杆(未显示)代替它，这可 以实现。该杠杆的成套配件包括两个可调止挡，根据每个个体(未显 示)的理想期望，该止挡确定杠杆的伸展和缩回范围。
现在参考图19A到图19D，在一个实施例中，座位转向组件500 悬挂于，并且绕着前枢轴连接点和后枢轴连接点504旋转，该前枢轴 连接点和后枢轴连接点4绕水平枢转轴线506定位。
座位转向组件500包括座椅靠背508，座椅撑底510，座位框架 512，和转向轴组件518。该座位转向组件500还包括左右中间偏置致 动器540。该转向轴组件518使座位框架512与后轮组件552可操作 的连接。座位框架512的前部利用螺栓和轴承组件514与前枢轴连接 点502可旋转的连接(图19B)。座位框架512的后部固定于上转向 轴516上。上转向轴516的后部在后枢轴连接点504可旋转的固定于 上法兰轴承520。左右中间偏置致动器540布置在第一端上的座位框 架512和第二端的结构框架544之间。当座位组件500旋转以便使车 辆560转向时，致动器540偏向返回座位组件500，因此后轮组件552 朝着中心向前位置。该致动器540可是一种预拉伸可调弹簧，一种可 调液压缸，或其它偏压装置。
转向轴组件518包括上转向轴516，上法兰轴承520(图19C)， 上驱动链轮522，下法兰轴承524，下从动链轮526，滚子链528，下 转向轴530，后轴支撑轴承532(图19D)，下转向轴伞齿轮534，垂 直转向轴伞齿轮536，和垂直转向轴538。在该实施例中，在座位转 向组件500和后轮组件552之间的转向轴组件518允许车辆560实现 更加紧凑的结构。在一个实施例中，该轴516和530和齿轮534，536 完全或基本由外壳部件密封，因此减少了乘车者暴露于移动部件的程 度，并且降低了维护需求。
上转向轴516可旋转的连接在上法兰轴承520。该上法兰轴承520 固定于结构框架544的垂直框架板542。上驱动链轮522在上法兰轴 承520和座位框架512之间固定于上转向轴516上。下从动链轮526 固定于下转向轴530的前部。下转向轴530的前部可旋转的连接在下 法兰轴承524，该下法兰轴承固定于垂直框架板542。下转向轴530 的后部由后轴支撑轴承532支撑，后轴支撑轴承532固定于结构框架 延伸管546。下转向轴伞齿轮534固定于下转向轴530的后部。垂直 转向轴伞齿轮536固定于垂直转向轴538，并且定位在后转向外壳548 内以便由下转向轴伞齿轮534驱动。参考图19C，上驱动链轮522和 下从动链轮526由滚子链528的连续环连接。上法兰轴承520采用链 条张力调节器(未图示)，该链条张力调节器允许滚子链528张力调 节。
参考图19A到19D，垂直转向轴538固定于后轮组件552，以至 于垂直转向轴538的旋转导致后轮组件552的对应旋转。
继续参考图19A，座椅撑底510和座椅靠背508可在垂直或水平 面中调节，以便适应不同的驾驶条件，满足不同的需要和乘坐者的能 力。特别是，该座椅撑底510可位于水平枢转轴线506之上或其上方 或下方。为此，该座椅撑底510安装在可调座位支柱554上，其中通 过轴环夹556将该座位支柱固定于座位框架512。
在一个实施例中，通过上驱动链轮522和下从动链轮526的尺寸 变化，来调节座位组件的旋转度和后轮组件的旋转度之间的比率。
参考图20，21A，21B，在操作中，乘坐者倾斜，以便使座位组 件500在一个方向旋转，这导致上驱动链轮522在相同方向旋转，因 此，滚子链528使下从动链轮526在相同方向旋转，下从动链轮526 驱使下转向轴530，从而使下转向轴伞齿轮534在相同方向旋转，下 转向轴伞齿轮534驱使垂直转向轴伞齿轮536，从而使后轮组件552 在反方向旋转，因此在对应座椅撑底508的旋转方向使车辆560转向。 左右中间偏置致动器540朝着中心直向前的位置偏置座位组件500。
特别参考图20，朝着右侧旋转座椅靠背508，导致后轮组件552 朝左旋转。这导致车辆560沿着向前方向移动时转向右侧，对应于座 椅靠背508的旋转方向。
参考图22，并在另一个实施例中，座位组件500以如下方式定 位，即单一转向轴558使座位框架512与后轮组件552可操作的连接。 转向轴558的前端固定于座位框架512的后部。转向轴伞齿轮534固 定于转向轴558的后部。
参考图23A，23B，23C，和24，并在一个实施例中，车辆570 的转向通过座位572绕基本垂直轴线574旋转来实现。座位572安装 在平台576上，该平台576固定于垂直转向轴578的上端。垂直转向 轴578利用轴承组件582可旋转的固定于结构框架580上，以便允许 座位572自由旋转。一个或多个中间偏置致动器581设置在第一端的 座位平台576和第二端的结构框架580之间。当座位572为使车辆570 转向而旋转时，致动器581朝着返回座位572方向偏移，因此后轮组 件608朝着中心直向前的位置。该致动器581可以是一种预拉伸可调 弹簧，一种可调液压缸，或其它类似偏压装置。
在该实施例中，转向轴组件584包括垂直转向轴578，垂直轴轴 承582，前转向轴外壳586，上伞齿轮588，前伞齿轮590，水平转向 轴592，水平轴支撑轴承594，后转向外壳598，后上等径伞齿轮600， 后下等径伞齿轮602，叉转向轴604，和叉转向轴轴承606。
在该实施例中，上伞齿轮588固定于垂直转向轴578的下端。上 伞齿轮588与前伞齿轮590啮合，该前伞齿轮590固定于水平转向轴 592的前部，通过固定于前外壳586和后外壳598的水平轴支撑轴承 594，该水平转向轴592与前转向轴外壳586和后转向轴外壳598可 旋转的连接。下后等径伞齿轮602固定于水平转向轴592的后端。上 后等径伞齿轮600与叉转向轴604连接，并与后下等径伞齿轮602啮 合。通过固定于后外壳598的上和下部分的轴承组件606，叉转向轴 604与后外壳598可旋转的连接。
在操作中，座位572的旋转导致垂直转向轴578的对应旋转，垂 直转向轴578使上伞齿轮588旋转，并且导致前伞齿轮590和水平转 向轴592对应旋转。转向轴592的旋转导致后下等径伞齿轮602对应 旋转，后下等径伞齿轮602导致后上等径伞齿轮600和叉转向轴604 对应旋转，该旋转导致后轮组件608对应旋转。
在该实施例中，在一个方向旋转座位572导致后轮组件608反向 旋转，这导致车辆570在座位旋转的方向转向。如果座位向左旋转， 该后轮组件608向右旋转，因此车辆570在向前方向转向左。
参考图25A和25B，并在一个实施例中，车辆630的转向通过座 位632绕基本垂直轴线634旋转实现。座位632安装在平台636上， 该平台636固定于垂直转向轴644的上端。垂直转向轴644利用轴承 组件640可旋转的固定于结构框架638上，以便允许座位632自由旋 转。一个或多个中间偏置致动器639设置在第一端的座位平台636和 第二端的结构框架638之间。当座位632旋转以便使车辆630转向时， 致动器639朝着返回座位632的方向偏置，因此后轮组件662朝着中 心直向前的位置偏转。该致动器639可以是一种预拉伸可调弹簧，一 种可调液压缸，或其它类似偏压装置。
在该实施例中，液压转向组件642由垂直转向轴644，前双臂曲 柄646，左主缸648，右主缸650，左从动缸652，右从动缸654，后 双臂曲柄656，使左主缸648与右从动缸654连接的液压管路658， 使右主缸650与左从动缸652和四个拉杆端660连接的液压管路658 组成，其中四个拉杆端中每个拉杆端与四个液压缸中的每个缸连接。
在该实施例中，前双臂曲柄646固定于垂直转向轴644的下端。 左主缸648通过拉杆端660与前双臂曲柄646的左臂连接。右主缸650 通过拉杆端660与前双臂曲柄646的右臂连接。左和右主缸648，650 固定于结构框架638。左主缸648通过液压管路658与右从动缸654 连接。右主缸650通过液压管路658与左从动缸652连接。左从动缸 652通过拉杆端660连接后双臂曲柄656的左臂。右从动缸654通过 拉杆端660与后双臂曲柄656的右臂连接。从动缸652，654可旋转 的与结构框架638连接。后双臂曲柄656固定于后轮组件662。
在操作中，座位632的旋转导致垂直转向轴644的对应旋转，其 中垂直转向轴644导致前双臂曲柄臂646的对应旋转，前双臂曲柄臂 646导致在一个主缸650中的活塞664的对应缩回，主缸650中的活 塞664的缩回导致连接的从动缸杆666伸展，从动缸杆666伸展导致 后双臂曲柄656对应旋转，后双臂曲柄656导致后轮组件662对应旋 转。每个从动缸652，654可旋转的固定于结构框架638上，从而允 许从动缸652，654旋转，以便在其旋转度范围内相对后双臂曲柄656 的位置适当校正。
在该实施例中，在一个方向旋转座位632导致后轮组件662反向 旋转，这导致车辆630在座位旋转方向转向。如果座位632右转，那 么后轮组件662向左旋转，因此使车辆630在向前方向向右转向。
参考图26A，26B，在一个实施例中，车辆680的转向通过座位 682绕基本垂直轴线684旋转来实现。座位682安装在平台686上， 该平台686固定于垂直转向轴694的上端。垂直转向轴694利用轴承 组件690可旋转的固定于结构框架688上，以便允许座位682自由旋 转。一个或多个中间偏置致动器689设置在第一端的座位平台686和 第二端的结构框架688之间。当座位682旋转以便使车辆680转向时， 致动器689朝着返回座位682方向偏置，因此后轮组件706朝着中心 直向前的位置偏转。该致动器689可是一种预拉伸可调弹簧，一种可 调液压缸，或其它类似偏压装置。
在该实施例中，齿条和小齿轮转向组件692由垂直转向轴694， 前小齿轮696，齿条698，后小齿轮700和多个导向衬套702组成。
在该实施例中，前小齿轮696固定于垂直转向轴694的下端。齿 条698的前端与前小齿轮696啮合。齿条698的后端与后小齿轮700 啮合。后小齿轮700固定于后轮组件706。多个导向衬套702可旋转 的固定于结构框架688，并且定位在齿条698的前，中和后部附近。
在一个实施例中，齿条698的前部具有齿708，该齿708位于齿 条698的左侧以便与前小齿轮696有效啮合。齿条698的后部具有齿 710，该齿710位于齿条698的左侧以便与后小齿轮700有效啮合。 导向衬套702可旋转的安装在结构框架688上，并且定位成与齿条698 接触，以便有效的支撑，并且为了有效啮合，使齿条698相对于前后 小齿轮696，700成一直线。导向衬套702对齿条698提供水平和垂 直对准，并且支撑齿条698。
在操作中，座位682的旋转导致垂直转向轴694的对应旋转，垂 直转向轴694导致前小齿轮696的对应旋转，前小齿轮696导致齿条 698的对应线性移动，齿条698的线性移动导致后小齿轮700的对应 旋转，后小齿轮700导致后轮组件706的对应旋转。
参考图26A，使座位682在一个方向旋转，会导致后轮组件706 反向旋转，结果车辆680在座位旋转方向转向。如果座位682右转， 那么后轮组件706向左旋转，因此使车辆680在向前方向向右转向。
参考图27，28A，和28B，在一个实施例中，双驱动曲柄臂组件 730包括旋转的折叠手柄732，曲柄臂734，曲柄臂外壳752，曲柄驱 动轴756，曲柄驱动轴定位孔762，滚柱离合器764，可缩回的弹簧锁 销746，杠杆748和挠性缆索750。
旋转的折叠手柄732固定于曲柄臂734，该曲柄臂734固定于曲 柄臂外壳752。滚柱离合器764在向前啮合的位置固定于曲柄臂外壳 752。滚柱离合器764绕曲柄驱动轴756可旋转地固定。曲柄驱动轴756 可旋转的固定于曲柄驱动轴外壳766。曲柄轴的定位孔762位于滚柱 离合器764的外侧，并且与可缩回的弹簧锁销746成一直线。可缩回 的弹簧锁销746定位在曲柄臂外壳752内，以便允许锁销746与曲柄 驱动轴定位孔762啮合。杠杆748可旋转地固定于曲柄臂734，并通 过挠性缆索750与可缩回弹簧锁销746连接。
手柄738的默认位置是在水平位置，以便曲柄臂组件730的旋转 操作。手柄740的交替位置是供曲柄臂组件730往复杠杆操作的垂直 位置。这通过乘坐者向外和向上拉手柄732实现，其中该手柄从锁定 的水平位置脱离，并在锁定垂直位置再接合。
在操作中，存在三种推进方式。在第一种方式中，当手柄732处 于水平位738并且弹簧锁销746处于缩回位置744时，曲柄臂734 的向前旋转导致车辆向前推进。在该方式中，存在允许该曲柄臂734 保持静止同时车辆向前移动的飞轮功能。在第二个方式中，当手柄732 处于水平位置738并且弹簧锁销746处于接合位置754时，手摇曲柄 732的向前旋转导致车辆向前推进。手摇曲柄732的反向旋转将导致 车辆反向推进。这被称为固定驱动方式。
在第三种方式中，当手柄732处于垂直位置740并且弹簧锁销746 处于缩回位置744时，手柄732的向前旋转导致车辆向前推进。手柄 732的向后运动将使滚柱离合764从曲柄驱动轴756脱离，从而允 许乘坐者为再次向前推进冲程而使手柄732复位。这被称为往复杠杆 驱动方式。
在该实例中，通过减少车辆的总宽，该车辆可在窄的走廊或门道 操作。通过曲柄臂的延长长度和垂直手柄相结合，还增加车辆的机械 优点。
可缩回的弹簧锁销746通过旋转杠杆臂748驱动，其中该旋转杠 杆臂通过挠性缆索750与弹簧锁销746连接。该弹簧锁销746通过在 缆索750以至弹簧锁销746收缩的方向使杠杆748旋转，来脱离曲柄 驱动轴756，为了再接合弹簧锁销746，杠杆748在相反方向移动。
在另一个实施例中，滚柱离合器764由固定于曲柄臂外壳752的 双向棘轮驱动器(未显示)代替。在该实例中，除了上述方式外，操 作员可以第四种方式推进车辆。第四种方式是反向相互杠杆驱动。
参考图27，并在一个实施例中，前制动器780是线性侧拉制动 器，其中该线性侧拉制动器定位在结构框架782的前部以与制动盘784 接触结构框架，该制动盘784固定于前轮组件786。
在一个实施例中，参考图29A和29B，存在由制动盘784，制动 接合杆794，接合杆外壳796，配准环(registration collar)798，压缩 弹簧800，弹簧挡板802，和接合杆手柄804组成的锁定制动器部件 788，其中该制动盘在盘792的圆周边缘上具有一系列埋头孔790。
在一个实施例中，制动盘784固定于前轮组件786，该接合杆外 壳796固定于结构框架782，配准环798固定于接合杆外壳796，接 合杆794可旋转的定位在接合杆外壳796内，压缩弹簧800位于接合 杆外壳796的下部和弹簧挡板802之间，弹簧挡板802位于接合杆794 的下部上。该手柄804位于接合杆794的上端。配准环798具有两个 垂直槽，该接合槽806比脱离槽808深约3/8英寸。位于制动盘792 的圆周边缘上的该孔790钻成埋头孔，并且相互等距间隔。
在操作中，接合杆手柄804定位在脱离槽808内，用于在脱离位 置810利用锁定制动器组件788操作车辆。在该实例，升高并旋转手 柄804导致接合杆794对应升高并且旋转，又导致接合杆794的下端 与制动盘784分开。接着，手柄804放松进入脱离槽808内，这导致 接合杆794保持固定于脱离位置810。压缩弹簧800提供恒定的张力， 来保证接合杆794在脱离槽808中。
在第二个实例中，接合杆手柄804定位在接合槽806中，用于与 锁定制动器组件788接合。在该实例中，手柄804升高并旋转，导致 接合杆794对应升高并且旋转。接着，手柄804放松进入啮合槽806 内，通过下降进入位于制动盘792的圆周边缘上的其中一个孔790内， 这导致接合杆794的下端与制动盘784有效啮合。结果制动盘784和 轮组件786处于锁定位置。压缩弹簧800提供恒定的张力，来保证接 合杆794在配准环啮合槽806中。该埋头孔790方便制动盘784和接 合杆794有效的啮合。
在一个实施例中，两个前驱动轮中的每个轮中均装备有锁定制动 器组件788。
参考图23A，24和30，并在一个实施例中，存在至少一个脚踏 板组件830，该脚踏板组件830固定在结构框架832前部，用来支撑 乘车者的下肢。该脚踏板组件830由安装托架834，快速松脱夹864， 驱动手柄836，外管838，上配准环840，上配准销844，下配准环866， 下配准销868，下配准销孔870，内管842，压缩弹簧846，下簧挡板 848和脚踏板850组成。
安装托架834由两个夹组成，其中第一个夹固定于结构框架832 的前部。第二个夹固定并且定位外管838。上配准环840固定于外管 838的上部。内管842位于外管838内，并在外管838的上下端的长 度外延伸。该驱动手柄836固定于内管842的上端。上配准销844固 定于内管842的侧部。压缩弹簧846在外管838的下部和下弹簧挡板 848之间位于内管842的下端周围。下弹簧挡板848固定于内管842 的下部。脚踏板850固定于内管42的下端。
安装托架834允许脚踏板组件830根据操作员的个人需要来调 节。脚踏板组件830旋转，以便调节脚踏板850的垂直高度852(图 23A)。外管838在安装托架834内旋转，以便将脚踏板850定位在 水平面860以上，或以下，或水平面860上(图24)。外管838在安 装托架内可延伸或缩回，以便调节脚踏板850的向前位置(图23A)。
上配置环840包括两个垂直槽(图30)。该上配准销844定位 在接合配准槽856内，以便定位内管842，因此脚踏板850在用于支 撑操作员的脚的位置。上配准销844定位在脱离配准槽858内，以便 定位内管842，因此脚踏板在回缩位置862中，以便上下车570用。 在一个该实施例中，配准槽定位在上配准环840上，以便脚踏板850 能够旋转110度。
在操作中，驱动手柄836向后拉动并旋转，以便上配准销844接 合在上配准环840上的槽中。该手柄旋转导致内管842在对应方向旋 转，从而导致脚踏板850在相同方向旋转。
压缩弹簧846在内管842上提供恒定的张力，以便在上配准环840 的槽中固定上配准销844。
在一个实施例中，脚踏板组件830的安装托架834包括凸轮驱动 的快速松脱夹864，该凸轮驱动的快速松脱夹864能使外管838快速 缩回或延伸(图30)。在该实例中，下配准环866安装在外管838中。 在默认位置，下配准环866的下配准销868插入安装托架834中的下 配准销孔870内。
在操作中，快速松脱夹864的杠杆旋转，以便松脱对外管838的 夹紧作用，这导致外管838可自由移动。这样可使外管838伸展或缩 回。当下配准环销868插入安装托架834上的下配准销孔870内时， 外管838返回到预定位置。
在一个实施例中，存在左右脚踏板组件，每个脚踏板组件固定于 结构框架前部，用来支撑乘坐者的下肢。每个脚踏板组件单独可调， 并且单独可拆卸。
已描述了大量的实施例，不管怎样，应该理解在不超出本发明的 实质和保护范围前提下，本发明可作不同的修改。因此，其它实施例 也在如下权利要求的保护范围内。例如，为了康复的应用，该车辆可 包括脚踏板组件(未显示)，它构成为传统自行车中可放置乘车者的 脚部的脚曲柄机构，在一个实施例中，至少一个手动曲柄链轮255和 脚踏板组件通过直接驱动布置可操作的连接。在该结构中，连接曲柄 链轮255的驱动链条275推进车辆100，同时旋转脚踏板，这样允许 改进下肢的循环和神经刺激。
因此先前的实施例都是为了说明，而非用来限制本发明。通过附 属权利要求而非先前的描述来确定本发明的保护范围，并且期望涵盖 权利要求的含义和等效范围包括所有的变化。